Способы бурения инженерно-геологических скважин

Во время проведения инженерно-геологических изысканий для изучения литологического разреза и гидрогеологических условий, отбора образцов породы и пробы воды, проведения опытно-фильтрационных работ и полевых исследований состояния и свойств горных пород проводятся буровые работы. Результатом бурения являются буровые скважины, которые различаются по особенностям и классифицируются по глубине.

Иногда буровые скважины могут выполняться небольшой глубины, незначительного диаметра, с непрерывным отбором проб, с проведением полевых опытов, по продолжительности превышающих само бурение скважины, с частым сменном места бурения. Всё это зависит от целей изысканий, самого объекта строительства и инженерно-геологических условий площадки.

По своему назначению инженерно-геологические скважины делятся на зондированные, разведочные (могут быть техническими), инженерно-гидрогеологические и опытные.

По глубине скважины делятся на мелкие (до 10 м), неглубокие (от 10 до 30 м), средней глубины (от 30 до 100 м) и глубокие (свыше 100 м).

Различают следующие способы бурения скважин:

• по характеру воздействия на горную породу, при котором происходит её разрушение (механическое, гидродинамическое, термическое);
• по способу создания разрушительных усилий при механическом бурении (вращательное, ударное, вибрационное, задавливающее, ручное);
• по сохранности горной породы в процессе бурения (колонковое, кольцевым забоем, бескерновое);
• по виду породоразрушительного инструмента (твердосплавное, алмазное, дробовое);
• по способу удаления продуктов разрушения горных пород (с промывкой, с продувкой, шнековое, «всухую»);
• по конструкции вращателя буровых установок (шпиндельное, роторное);
• по типу буровой забойной машины (пневмоударное, гидроударное).

Способ бурения зависит от геологического строения, стадии изысканий, назначения скважины, поставленной инженерно-геологической задачи. Выбранный способ бурении должен обеспечивать получение необходимой инженерно-геологической информации и высокую производительность бурения. Наиболее достоверную инженерно-геологическую информацию позволяют получить способы бурения, дающие образцы породы в виде столбика, образовавшегося в результате кольцевого забоя скважины. К этим способам относятся колонковый, ударно-канатный кольцевым забоем и вибрационный способы. Они имеют наиболее широкое распространение при инженерно-геологических изысканиях.

При колонковом бурении порода извлекается из скважины в виде керна при помощи колонковой трубы, снабженной буровым наконечником.

При ударно-канатном бурении порода извлекается из скважины либо забивными стаканами, либо желонками.

Применяются также медленно-вращательное и шнековое бурение.

В связи с тем, что ряде случаев на одном и том же участке встречаются породы с резко отличающимися физико-механическими свойствами, при бурении скважин часто применяют не один, а несколько способов бурения, комбинирую их.

Бурение скважин вручную или ручное бурение применяется в труднодоступных местах и стесненных условиях (в подвалах, внутри здании, в горах, на крутых склонах, на болотах, со льда водоемов и т.п.) при соответствующем обосновании в программе изыскании.

Намечаемые в программе изысканий способы бурения скважин должны обеспечивать высокую эффективность бурения, необходимую точность установления границ между слоями грунтов (отклонение не более 0,25-0,50 м), возможность изучения состава, состояния и свойств грунтов, их текстурных особенностей и трещиноватости скальных пород в природных условиях залегания.

Применение шнекового бурения следует обосновывать в программе изысканий из-за возможных ошибок при описании разреза и невысокой точности фиксации контакта между слоями грунтов (0,50 - 0,75 м и более). Структура образцов при таком способе всегда нарушенная.

При вибрационном бурении порода извлекается из скважины при помощи полого зонда в виде керна. Вибрационный способ бурения не следует применять в грунтах, способных разжижаться под воздействием механических ударов. Ускорение или замедление погружения зонда в породу вызывается сменой пород, наличием включений, вскрытием водоносного горизонта. В процессе бурении необходимо следить за заполнением зонда, чтобы не допустить переуплотнение извлекаемой породы.

Все горные выработки после окончания работ должны быть ликвидированы: шурфы — обратной засыпкой грунтов с трамбованием, скважины — тампонажем глиной или цементно-песчаным раствором с целью исключения загрязнения природной среды и активизации геологических и инженерно-геологических процессов.

СПОСОБЫ И РАЗНОВИДНОСТИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ